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Ricardo Oliveira
case study
Movimento em linhas de produção robotizada Algumas linhas de produção industrial consideram como métodos de fabrico os produtos que são processados em movimento. Assim, os operadores ou os equipamentos de fabrico automatizado, como os robots, têm que adaptar em tempo real os movimentos das suas tarefas à deslocação contínua dos produtos nas linhas de produção. É o que se verifica, por exemplo, durante a montagem dos componentes nos veículos da indústria automóvel em que a carroçaria em branco permanece em movimento, praticamente até à saída para os testes finais da viatura pronta. O processo em movimento é também o cenário mais habitual nas linhas de pintura robotizada.
robótica
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Figura 1. Conveyor Tracking.
A funcionalidade que permite aos robots industriais terem o manipulador montado numa posição fixa e adaptarem os movimentos da sua ferramenta ao produto que se desloca na linha de produção, quando essa deslocação não pode ser controlada pelo próprio robot, carateriza-se pela expressão Line Tracking ou Conveyor Tracking. Tal corresponde a um pacote de hardware e software que resulta no sincronismo dos trajetos do robot associados ao Objeto de Trabalho em movimento, com a leitura da velocidade desse movimento obtida através de uma série de impulsos gerados por um encoder. A direção do movimento deve estar previamente calibrada. Reitere-se que esta funcionalidade pertence aos casos em que o robot não controla o movimento dos produtos, mas pretende sincronizar os seus próprios movimentos com outro controlador externo e imprevisível quanto à velocidade instantânea do produto a trabalhar. Esta funcionalidade não é recente em robots industriais mas tem registado uma evolução quanto ao desempenho do sincronismo do robot relativamente
ao produto em deslocação, medido em 3 parâmetros principais: i) a velocidade máxima permitida em sincronismo; ii) a precisão; iii) o tamanho do overshoot do movimento do robot, aquando de uma variação brusca na velocidade do produto. Estes parâmetros dependem de vários fatores, desde o modelo do robot, as calibrações do sistema e a resolução da leitura do encoder, ou seja, o número de impulsos correspondentes a um metro de deslocação. Para o melhor desempenho recomenda-se a seleção e a instalação de um encoder com uma relação de pulsos por volta que resulte num rácio de 1250 a 2000 impulsos por metro. Devendo tratar-se de um encoder de duas fases, ou duas saídas com 90 graus de desfasamento, os pulsos de cada canal são usados em quadratura para multiplicar por 4 a contagem obtida e detetar o sentido do movimento. Assim, o software de controlo do robot mede entre 5000 a 10 000 pulsos por metro. Reduzir
este número de impulsos irá agravar a precisão do robot. Aumentar o número de impulsos não terá um resultado prático porque a calibração do robot e a calibração da célula com o transportador serão dominantes no fator da precisão. Note-se que, para obter a precisão do seguimento, deve ser considerado o valor da precisão do robot, e não o valor da ‘repetibilidade’ que é habitualmente o único apresentado pelo fabricante do robot industrial, conforme a Norma ISO 9283. Com a geração mais recente da opção Conveyor Tracking da ABB e a respetiva placa CTM (Conveyor Tracking Module), que faz o interface entre o controlo do robot e o encoder para a leitura do movimento do transportador, o desempenho quanto à velocidade máxima do seguimento está testado para velocidades até 1,7 m/s, ou seja, cerca de 100 metros por minuto. Uma instalação com Conveyor Tracking inclui a necessidade de instalação de um sensor de sincronismo, devendo este gerar um sinal digital que indica ao robot o momento em que um produto passou num determinado ponto da linha de produção, em aproximação ao local onde o robot deve iniciar o sincronismo dos seus movimentos. A Figura 2 apresenta o exemplo de uma solução com Conveyor Tracking em que um robot recolhe produtos de um tapete em movimento e coloca-os em caixas vazias que se apresentam sobre outro tapete. O tapete de produtos tem associado 1 encoder para permitir o sincronismo dos movimentos do robot à velocidade desse tapete. Nesta figura assume-se que as caixas estão paradas durante o enchimento pelo robot, mas também elas poderiam estar em movimento com uma largada sincronizada. Uma única placa CTM da ABB suporta até 4 tapetes (entenda-se 4 encoders), 8 câmaras ou outros sensores e gera interface de Conveyor Tracking para até 40 robots ABB.